199759. lajstromszámú szabadalom • Eljárás porózus kerámia, vagy porózus és tömör porkohászati termékek előállítására
1 HU 199759 B 2 és csak 400 °C felett számottevő, amikorra viszont már kialakul a kerámiaszemcsék közötti megfelelő kötés. Eljárásunkban kihasználtuk a furángyanta rendkívüli hőtűrését, s csak a 400 °C feletti hőmérsékleten bekövetkező lassú, fokozatos lebomlását, ún. „karbonizációját”. Az ismert eljárások jellemző hiányossága, hogy a porózus testeket csúcstechnológiák, csúcsberendezések alkalmazásával állítja elő. Éppen ezért a termékek igen drágák s így alkalmazási területük elsősorban a hadiipar és űripar. A széleskörű polgári alkalmazás feltétlenül alacsonyabb árszínvonalat igényel. Ez utóbbi kizárja a csúcstechnológiák és csúcsberendezések alkalmazását. Az ezek nélkül előállított porózus kerámiatermékek sok esetben nem felelnek meg, pl. vasoxid szennyeződésük miatt az előírt követelményeknek. Az ismertetett eljárások többségének jellemző hiányossága a többlépcsős technológia. Általában egy közbenső hőkezelés, vagy a végső hőkezelés után utólagos mechanikai megmunkálással alakítják ki a kívánt formatestet. Az általunk kidolgozott eljárás porkohászati vonatkozását áttekintve lényeges közös vonás, hogy a porkohászat és a kerámiaipar területén a kiinduló alapanyag egyaránt por. A port általában vizes közegű öntéssel (slikker), vagy préseléssel formázzák. Mindkét formázási eljárás esetében segédanyagra, ún. plasztifíkátorra van szükség kb. 1-5 tömeg %-os mennyiségben. Ennek az anyagnak az a szerepe, hogy részben megkönnyítse a porszemcsék egymáson való elmozdulását a formázás során, részben a formázás után megfelelő nyers szilárdságot biztosítson a formatestnek különböző mechanikai műveletek elvégzéséhez. Fontos feltétel a plasztifíkátorral szemben, hogy a szinterelés (hőkezelés) során lassan és maradék nélkül távozzon el az anyagból. A slikkeröntés területén ilyen ismert, többé-kevésbé megfelelő anyagot a szaharóz, etilszilikát, alumíniumfoszfát, polivinilalkohol, a nátriumkarboxilmetilcellulóz (Slikkernoje litje, A. G. Dobrolovszki: „Metallurgija”, Moszkva, 1967). A legelterjedtebbek a szaharóz és a polivinilalkohol. Hátrányuk, hogy a formázás utáni nyers szilárdság kicsi, s csak közbeneső hőkezelés (előszinterelés) után lehetséges a mechanikai megmunkálás. A polimerizációt 100 °C-on történő hőkezeléssel érték el. Ez a hőkezelés nagymértékű, bonyolult geometriájú formatestek esetében repedést vált ki, mely jelenség komoly hátrány. A préselési technológiáknál a plasztifíkátorral szembeni fontos feltétel, hogy az alapanyag porlasztva-szárítással jól granulálható legyen, valamint a formázásnál minél nagyobb fajlagos nyomást (min. 50- 100 MN/m2) tegyen lehetővé. Ilyen ismert, általánosan használatos anyag pl. a polivinilalkohol. Hátránya, hogy csak max. 30—50 MN/m2-es fajlagos nyomást tesz lehetővé, így kicsi a formatest nyers szilárdsága. Ennél jobb nyomási értékeket tesz lehetővé a méhviasz (80-100 MN/m2). Hátránya, hogy csak acetonos közegben oldódik, így a granulátum készítéséhez használatos berendezések nagyon drágák. Kevésbé elterjedt, de az egyik legmagasabb nyomási értéket (150-200 MN/m2) biztosító anyag a poliizobutilén (HU 165 357 sz. szabadalom). Hátrány, hogy csak benzines közegben oldódik, s ez megakadályozta elterjedését. Az általunk kidolgozott polimer-kompozíció előnye úgy a slikker öntés, mint a préselési technológiáknál az, hogy a kompozíciós vizes közegű szuszpenzióban jól diszpergálható, porlasztvaszárítással egyszerűbb berendezés használható a granulátum készítéséhez és hogy formázáskor magas - min. 100 MN/m2 fajlagos nyomási értékek érhetők el. így a nyers szilárdság min. 3-5 MN/m2, s ennél fogva előszinterelés nélkül is elvégezhetők a mechanikai megmunkálások. Találmányunk a következő meglepő felismerésen alapszik: felismertük, hogy az esetenként egyéb segédanyagokkal társított furfurilalkohol-furángyanta-karbamidgyanta rendszer olyan rendkívül széleskörű, igen tág határok között szabályozható kedvező jellemzőkkel bír, hogy alkalmazása révén olyan, egymástól igen távol eső technológiák formázósegédanyaga lehet, mint a kerámiagyártás és a porkohászat, ill. mint a tömör és habszerű anyagok előállításának egyaránt célszerű formázástechnológiai alapanyaga. Ilyen általános érvénnyel használható anyagrendszerről a műszaki irodalomban ezideig nem volt tudomásunk. Az előző felismeréshez kapcsolódóan találmányunkban a következő jelenségeket észleltük, ill. használtuk ki:- a prekurzort is tartalmazó kerámia alapanyagot furángyantával együtt felhabosítva, majd a megszilárdult habot kiégetve a rendkívül hőálló és oxidációnak ellenálló furángyanta olyan lassan bomlik le, hogy a prekurzomak a porózus szerkezetet szilárdító hatása érvényesül, mielőtt a habszerkezet a szerves anyag távozása miatt összeomlana.- Ha a furángyanta és karbamidgyanta-segédanyagok kompzícióit megfelelő katalizátorral a kívánt, további alakítást nem igénylő formára felhabosítjuk, a kívánt kerámia végtermék-porozitást a karbamidgyanta arányával szabályozni tudjuk.- Kihasználható, hogy ha a közönséges módokon előállított alumíniumoxid, vagy egyéb kerámia alapanyag-porokból az elérendő célnak megfelelően összeállított porkompozíciókat, a porkompozíció összsúlyához viszonyítva max. 1 tömeg %, V20s-dal (vagy ezzel egyenértékű vanádium-sóval, pl. ammónium-metavanadáttal) modifikáljuk, akkor a kiégetett porózus kerámiatest vasoxidszennyeződés-mentes lesz. Ez a jelenség pl. a timföldgyártásban régóta ismert és kihasznált tény.- Kihasználható, hogy a furfurilalkohol - ammóniumklorid - furángyanta - karbamidgyanta - lágyító - polimersav katalizátor rendszert kerámia- vagy porkohászati alapanyagporral keverve, az így nyert polimerkompozíciót tartalmazó por-szuszpenzió jól granulálható porlasztva-szárítással, s a granulátum magas (min. 100 MN/m2) nyomási értékkel jól sajtolható, vagy a szuszpenzió slikker öntéssel jól formázható úgy, hogy a száradás utáni kötési szilárdság (min. 3-5 MN/m2) lehetővé teszi mechanikai műveletek elvégzését. A találmányunk szerinti formázástechnológiai eljárás lényegét a következők szerint írhatjuk le: a) Porózus- ill. habszerű kerámiák vonatkozásában: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
